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DE2741024A1 - DIAPHRAGM PUMP - Google Patents

DIAPHRAGM PUMP

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Publication number
DE2741024A1
DE2741024A1 DE19772741024 DE2741024A DE2741024A1 DE 2741024 A1 DE2741024 A1 DE 2741024A1 DE 19772741024 DE19772741024 DE 19772741024 DE 2741024 A DE2741024 A DE 2741024A DE 2741024 A1 DE2741024 A1 DE 2741024A1
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Germany
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working
pressure
diaphragm pump
piston
diaphragm
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Hans Wilms
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Wilms GmbH
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Publication date
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Description

Die Erfindung betrifft eine Membranpumpe, bei der die Membran unter Zwischenschaltung einer HydraulikflÜ9sigkeitsvorlage von einem eich hin-und herbeuiegenden ArbeitskaltEn beaufschlagt uiird, und bei der bei Erreichen eines maximalen Betriebagegendruckea die Druckflüssigkeit im Arbeitsraum zwischen Kolben und Membran drucklos gestellt wird. Von einem Kolben können eine ader zmei Membrane beaufschlagt werden.The invention relates to a diaphragm pump in which the diaphragm with the interposition of a hydraulic fluid template from a calibrated working cold is applied, and when a maximum operating counter pressure is reached a the pressure fluid in the working space between the piston and diaphragm is depressurized. A vein can go from a piston zmei membrane are acted upon.

Solche Kolbenmembranpumpen sind insbesondere geeignet zur Förderung von abraaiven und hochvlakcaen Schlämmen mit hoher Featatoff-Konzentratlon. Beispielsweise werden sie zurSuch piston diaphragm pumps are particularly suitable for pumping abrasive and highly volatile sludges with high Featatoff concentrate. For example, they become

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Beschickung von Filterpressen eingesetzt.Feeding of filter presses used.

Bekannt sind Membrankolbenpumpen, bei denen der langsamlaufende Kolben über ein gekapseltes, im ölbad laufendes Getriebe angetrieben tjird. Der eigentliche Antrieb ist dabei ein Elektromotor. Die Hydraulikflüseigkeitsvorlage, beispielsweise Ulaseer oder Öl, wird über einstellbare Ventile gesteuert. Leckverluste werden automatisch ausgeglichen. Die Pumpen werden in der Regel auf einen maximalen Betriebsgegendruck in der Förderleitung eingestellt. Bei Erreichen dieses Druckes erfolgt eine Umsteuerung der Hydraulikflüssigkeitsvorlage, die im Arbeitsraum vor der Membran damit drucklos gestellt uiird .Diaphragm piston pumps are known in which the slow-running The piston is driven by an encapsulated gearbox running in an oil bath. The actual drive is an electric motor. The hydraulic fluid template, for example Ulaseer or oil, is controlled by adjustable valves. Leakage losses will be automatically balanced. The pumps are usually set to a maximum operating counterpressure in the delivery line. When this pressure is reached, the hydraulic fluid reservoir is reversed in the working space in front of the membrane thus depressurized.

Nachteil dieser bekannten Konstruktion ist der teuere und voluminöse Konstruktionsaufuiand für das Getriebe und den Elektromotor souie für die Umsteuerung der Hydraulikflüssigkeit.The disadvantage of this known construction is the expensive and voluminous construction cost for the gearbox and the electric motor, which is used for reversing the hydraulic fluid.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Antrieb und die Steuerung einer Membranpumpe der eingangs genannten Art insbesondere in Bezug auf das Bauvolumen günstiger zu gestalten.The object of the invention is to make the drive and control of a diaphragm pump of the type mentioned at the outset more favorable, in particular with regard to the structural volume.

Zur Lösung dieser Erfindungsaufgabe ist eine solche Membranpumpe gekennzeichnet durch einen hydraulisch angetriebenen Arbeite -kolben , der nach einer bevorzugten Ausführungsart über den Betriebsdruck im Arbeitsraum oder im Fürderraum bis zur Nullmenge des DruckmittelförderstromeB steuerbar ist.Such a diaphragm pump is used to solve this problem of the invention characterized by a hydraulically driven working piston, which according to a preferred embodiment via the Operating pressure in the working space or in the delivery space can be controlled up to the zero quantity of the pressure medium delivery flow.

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ZweckmäSigerwei se ist dabei der Arbeitskolben direkt mit dem Hydraulikzylinder verbunden, der von einer gesteuerten Druckmittel Versorgung beaufschlagbar ist.The working piston is expediently direct connected to the hydraulic cylinder, which is controlled by a Pressure medium supply can be acted upon.

Von besonderer Bedeutung ist die jeweilige exakte Füllung des Arbeitsraumes vor der Membran. Aus diesem Grunde ist erfindungsgemäB der Arbeitszylinder mit einem Nachsaugbehälter zur Ausgleichung von Verlusten von Druckflüssigkeit im Arbeitsraum zwischen AntriebBkolben und Membran verbunden. Dieser Nachsaugbehälter kann auf dem Mantel des Arbeitszylinders aufgesetzt und über ein? Bohrung mit dem Arbeitsraum verbunden sein. Diese radiale Bahrung befindet sich dabei im Mantel des Arbeitszylinders am Beginn des Hubes des Arbeitskalbens. Sie wird daher bei der Bewegung des Arbeitskolbens übersteuert. Zur Begrenzung des Hubes des Arbeitskolbens können druckabhängige oder uegabhängige Endschalter vorgesehen sein.The exact filling of the working space in front of the membrane is of particular importance. This is why according to the invention the working cylinder with a suction container to compensate for losses of hydraulic fluid in the Working space connected between drive piston and diaphragm. This suction container can be placed on the jacket of the working cylinder and via a? Drilling with the work space be connected. This radial path is located in the jacket of the working cylinder at the beginning of the stroke of the working caliper. It is therefore involved in the movement of the Working piston overdriven. To limit the stroke of the Working pistons can be pressure-dependent or independent Limit switches may be provided.

Von besonderem Vorteil erweist eich ein differential gesteuerter Hydraulikzylinder, der für gleiche Kraft und gleiche Geschwindigkeit in beiden Arbeitsrichtungen, insbesondere bei einer doppelwirkenden Kolbenmembranpumpe, sorgt.A differential controlled system has proven to be particularly advantageous Hydraulic cylinder, in particular for the same force and the same speed in both working directions in the case of a double-acting piston diaphragm pump.

Die erfindungagemäße Membranpumpe benötigt als Antrieb nur einen relativ kleinen Hydraulikzylinder, der von einer Druckmittelvereorgung beaufschlagt wird. Die druckabhängige Steuerung des Antriebes ist dBbei in besonders einfacher WeiseThe diaphragm pump according to the invention is required as a drive only a relatively small hydraulic cylinder, which is acted upon by a pressure medium supply. The pressure-dependent Control of the drive is dB bei in a particularly simple way

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möglich, da der Förderstrom direkt druckabhängig gesteuert werden kann. Auf Überdruckventile bzui. eine Bypassteuerung an der Pumpe kann daher verzichtet werden. Es ergeben sich für die erfindungsgemäße Pumpe gegenüber den bekannten Membrankolbenpumpen gleicher Förderleistung wesentlich kleinere Baueinheiten.possible because the flow rate is controlled directly depending on the pressure can be. On pressure relief valves bzui. a bypass control on the pump can therefore be dispensed with. This results for the pump according to the invention compared to the known diaphragm piston pumps much smaller units with the same delivery rate.

Anhand abgebildeter Ausführungebeispiele uiird die Erfindung im folgenden näher erläutert.The invention is illustrated by means of illustrated exemplary embodiments explained in more detail below.

Es zeigt:It shows:

Figur 1 in prinzipieller Darstellungsweise einen Längsschnitt durch eine Kolbenmembranpumpe einfachwirkender BauartFIG. 1 shows a basic representation of a longitudinal section through a single-acting piston diaphragm pump design type

undand

Figur 2 das Schaltschema der Steuerung einer doppeltwirkenden Bauart.Figure 2 shows the circuit diagram of the control of a double-acting type.

Zunächst wird auf Figur 1 Bezug genommen. Im Arbeitszylinder einer Kolbenmembranpumpe einfachwirkender Bauart wird der Arbeitekolben 2 von dem direkt mit ihm verbundenen Hydraulikzylinder 3 angetrieben. Dieser Hydraulikzylinder wird beaufschlagt von einer nicht dargestellten Druckmittelversorgung.Reference is first made to FIG. In the working cylinder of a piston diaphragm pump of single-acting design, the working piston 2 is driven by the hydraulic cylinder 3 connected directly to it. This hydraulic cylinder is acted upon by a pressure medium supply (not shown).

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Der Arbeitsraum U zwischen dem Kolben 2 und der Membran, die den Arbeitsraum vom Fördermittelraum 6 trennt, befindet sich ale Vorlage eine Hydraulikflüssigkeit, entweder Wasser □der Öl. Bei der Hin-und Herbewegung des Kolbens 2, der druck-oder uegabhängige Endschalter betätigt, wird in bekannter LJeise die Membran 5 beaufschlagt, wodurch eine Förderung im Raum 6, dem Druck-und Saugventile zugeordnet sind, erreicht wird.The working space U between the piston 2 and the membrane, which separates the working space from the conveying medium space 6, is a hydraulic fluid, either water or oil. During the back and forth movement of the piston 2, which actuates the pressure-dependent or angle-dependent limit switch, the membrane 5 is acted upon in a known manner, whereby a conveyance in the space 6, to which pressure and suction valves are assigned, is achieved.

Bei Erreichen eines vorgegebenen maximalen Betriebsgegendruckee in der Förderleitung für das Pumpgut wird der Hydraulikantrieb 3 stillgesetzt, so daß die Hydraulikflüssigkeit im Arbeitsraum U drucklos gestellt ist. Die Regelung des Hydraulikantriebes kann über entsprechende Ventilanordnungen vom Betriebsdruck im Arbeitsraum k oder im Förderraum 6 kontinuierlich bis zur IMullmenge des Druckmittelförderstromee zum Hydraulikantrieb 3 steuerbar sein.When a predetermined maximum operating counter pressure is reached in the delivery line for the pumped material, the hydraulic drive 3 is shut down so that the hydraulic fluid in the working space U is depressurized. The regulation of the hydraulic drive can be continuously controllable by means of appropriate valve arrangements from the operating pressure in the working space k or in the delivery space 6 up to the zero volume of the pressure medium delivery flow to the hydraulic drive 3.

Voraussetzung für eine einwandfreie Funktion der Membrantätigkeit ist das exakte Füllen des Arbeitsraumes k mit der Hydraulikflüssigkeit. Zum Ausgleich von Schleppverlusten ist auf dem Mantel des Arbeitszylinders 1 ein Nachsaugzylinder 7 aufgesetzt, der durch die Bohrung θ im Zylindermantel am Beginn des Hubes des Arbeitskolbens 2 mit dem Arbeitsraum k verbunden ist. Der Kolben 2 übersteuert daher bei seiner Bewegung die Bohrung B und saugt nur in den druckentspannten Arbeitsraum U Flüssigkeit nach.Precondition for a perfect functioning of the membrane activity is the exact filling of the working space k with the hydraulic fluid. To compensate for drag losses of the working cylinder 1 is placed a Nachsaugzylinder 7 on the shell, which is through the bore in the cylinder casing θ at the beginning of the stroke of the working piston 2 to the working chamber connected to k. The piston 2 therefore overrides the bore B during its movement and only sucks liquid into the pressure-relieved working space U.

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In prinzipiell gleicher LJeise wird die doppeltwirkende· Kalbenmembranpumpe nach Figur 2 gesteuert. Der Antrieb des doppeltwirkenden Arbeitskolbens 13 erfolgt über den Hydraulikantrieb 12. Dabei werden abwechselnd die Arbeitsräume 16 und 19 und deren zugehörige Membranen 22 bzw. 23 beaufschlagt. In bekannter Weise uird dadurch wechselseitig das zu fördernde Medium über die Saugventile 15 bzw. 18 und über die Druckventile 17 bzw. 20 in die gemeinsame Druckleitung beispielsweise zu einer Filterpresse gepumpt.The double-acting calving diaphragm pump according to FIG. 2 is controlled in basically the same way. The double-acting working piston 13 is driven by the hydraulic drive 12. The work rooms 16 and 19 and their associated membranes 22 and 23 acted upon. In As is known, the medium to be conveyed is alternately pumped via the suction valves 15 or 18 and via the pressure valves 17 or 20 into the common pressure line, for example to a filter press.

Der Hydraulikzylinder 12 ist differential gesteuert mit einem Verhältnis der Kolbenfläche zur Kolbenstangenflache von beispielsweise 2 : 1. Dadurch ergeben sich in beiden Förderrichtungen gleiche Kräfte und gleiche Geschwindigkeit.The hydraulic cylinder 12 is controlled differentially with a ratio of the piston area to the piston rod area of for example 2: 1. This results in the same forces and the same speed in both conveying directions.

Voraussetzung für eine einwandfreie Funktion ist das exakte Füllen der Arbeitsräume 16 und 19 mit Druckflüssigkeit. Der Nachsaugzylinder 1*» dient zum Ausgleich von Schleppwasserverlusten. Er ist in der Ausgangsstellung des Kolbens 13 jeweils mit dem entspannten Arbeitsraum 16 bzw. 19 verbunden.Precondition for a perfect function is the exact filling of the working spaces 16 and 19 with hydraulic fluid. Of the Suction cylinder 1 * »is used to compensate for losses in dragging water. It is in the starting position of the piston 13 each connected to the relaxed work space 16 and 19, respectively.

Nach Einschaltung der nicht dargestellten Druckmittelversorgung, beispielsweise einer Hydraulikpumpe/erhält das Magnetventil Strom und steuert um. Die Druckmittelversorgung fördert über die Magnetventile 9 und 10 auf die Kolbenseite des Hydraulikzylinders 12. Die Hydraulikflüssigkeit von der Stangenseite flieSt dabei ebenfalls über das Ventil 10 auf die Kolbenseite.The solenoid valve after switching on the supply of pressure medium, not shown, for example, a hydraulic pump / receives electricity to and controls. The pressure medium supply conveys via the solenoid valves 9 and 10 to the piston side of the hydraulic cylinder 12. The hydraulic fluid from the rod side also flows via the valve 10 to the piston side.

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Ist der Hydraulikzylinder 12 ausgefahren, bo schaltet ein Endschalter oder ein Druckschaltgerät das Magnetventil stromlos und steuert um. Die DruckmittelVersorgung fördert direkt auf die Stangenseite des Zylinders 12. Die Hydraulikflüssigkeit von der Hülbenseite fließt über das Ventil zur Druckmittelversorgung bzw. zu dessen Druckmittelbehälter.If the hydraulic cylinder 12 is extended, bo switches on Limit switch or a pressure switch device the solenoid valve de-energized and reverses. The pressure medium supply promotes directly onto the rod side of cylinder 12. The hydraulic fluid from the sleeve side flows through the valve to supply pressure medium or to its pressure medium tank.

Ist der Hydraulikzylinder 12 in die Ausgangsstellung gefahren, schaltet ein Endschalter oder ein Druckschaltgerät das Magnetventil 10 unter Strom und der Hydraulikzylinder 12 fährt wieder vor.If the hydraulic cylinder 12 has moved into the starting position, a limit switch or a pressure switch switches the solenoid valve 10 is energized and the hydraulic cylinder 12 moves forward again.

Baut sich in einer der Membranpumpen ein vorgegebener maximaler Druck auf, so schaltet das Leerlaufventil 11 die Hydraulikpumpe der Druckmittelversorgung auf drucklosen Umlauf.A predetermined maximum builds up in one of the diaphragm pumps Pressure on, the idle valve 11 switches the Hydraulic pump of the pressure medium supply to pressureless Circulation.

Die hyrlrauli 9che Steuerung kann der Charakteristik der nachgeschalteten Einrichtung, beispielsweise einer Filterpresse, angepaßt sein, uiobei nach Erreichen eines einstellbaren Betriebsgegendruckes die Hydraulikflüssigkeit im jeweiligen Arbeitsraum drucklos gestellt wird. Beim Einsatz einer IMullhubpumpe für die Druckmittelversorgung wird bei Erreichen des einstellbaren Betriebsdruckes die Hydraulikpumpe auf die Fördermenge Null gesteuert.The hydraulic control can be adapted to the characteristics of the downstream device, for example a filter press, adapted, uiobei after reaching an adjustable Operating back pressure the hydraulic fluid is depressurized in the respective work area. When using an IMull stroke pump for the pressure medium supply the hydraulic pump is controlled to the delivery rate zero when the adjustable operating pressure is reached.

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Vom Prinzip her können der vorgeschlagene Hydraulikantrieb und die Überdrucksteuerung bei sämtlichen Membranen eingesetzt werden, beispielsweise auch bei sogenannten Schlauchkolben-Membran pumpen .In principle, the proposed hydraulic drive and the overpressure control can be used in all diaphragms, for example also in so-called tubular piston diaphragms pump .

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Claims (1)

Patentansprüche o„ . Λ Claims o ". Λ I I η I II η I 1.) Membranpumpe, bei der die Membran unter Zwischenschaltung einer Hydraulikflüssigkeitsvorlage von einem sich hin- und herbeuegenden Arbeitskolben beaufschlagt wird, und bei der bei Erreichen eines maximalen Betriebsgegendruckes die Druckflüssigkeit im Arbeitsraum zuischen Halben und Membran drucklos gestellt uiird, gekennzeichnet durch einen hydraulisch angetriebenen Arbeitskolben (2,13).1. ) Diaphragm pump, in which the diaphragm is acted upon by a reciprocating working piston with the interposition of a hydraulic fluid reservoir, and in which, when a maximum operating counterpressure is reached, the pressure fluid in the working space to the halves and diaphragm is depressurized, characterized by a hydraulically driven working piston (2.13). 2. Membranpumpe nach nspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikantrieb (3,12) über den Betriebsdruck im Arbeitsraum (O oder im Förderraum (6) bis zur NuIlmenge des Druckmittelförderstromes steuerbar ist.2. Diaphragm pump according to claim 1, characterized in that that the hydraulic drive (3,12) over the operating pressure in the working area (O or in the conveying chamber (6) up to the seed quantity the pressure medium flow is controllable. 3. Membranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben (2,13) direkt mit einem Hydraulikzylinder (3,12) verbunden 1st, der von einer gesteuerten Druckmi ttelwersorgung beaufschlagbar ist.3. Diaphragm pump according to claim 1, characterized in that the working piston (2.13) directly with a hydraulic cylinder (3,12) 1st connected by a controlled pressure mi ttelwersorgung is chargeable. U. Membranpumpe nach Anepruch 1, gekennzeichnet durch einen mit dem Arbeitszylinder (1) verbundenen Nachsaugbehälter (7,1Ό zur Ausgleichung von Verlusten von Druckflüssigkeit im Arbeitsraum (i»,16,19) zwischen Arbeitskolben (2,13) und Membran (6,22,23). U. Diaphragm pump according to claim 1, characterized by a suction tank (7,1Ό connected to the working cylinder (1) to compensate for losses of pressure fluid in the working space (i », 16,19) between working piston (2,13) and diaphragm (6,22, 23). 909812/0303909812/0303 5. Membranpumpe nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß der üüer eine radiale Bohrung (Θ) am Beginn des Hubes des Arbeitskolben (2) mit dem Arbeitsraum Ck) verbundene Nachsaugbehälter (7) auf dem Arbeitszylinder (1) aufgesetzt ist.5. Diaphragm pump according to claim k, characterized in that the over a radial bore (Θ) at the beginning of the stroke of the working piston (2) with the working space Ck) connected suction tank (7) is placed on the working cylinder (1). 6. Membranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung des Hubes des Arbeitskolbens (1,13) druckabh'Sngige oder uegabhängige Endschalter vorgesehen sind.6. Diaphragm pump according to claim 1, characterized in that to limit the stroke of the working piston (1.13) Pressure-dependent or independent limit switches are provided. 7. Membranpumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen differential gesteuerten Hydraulikzylinder (12).7. Diaphragm pump according to claim 1, characterized by a differential controlled hydraulic cylinder (12). 909812/0303909812/0303
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